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[TED]關於城市的定律! Geoffrey West: The surprising math of cities and corporations

Scimage
・2011/08/19 ・1045字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 454 ・五年級

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對現代人來說,城市是很多故事的開始;人因為在城市相遇而互動。從歷史來看,都市化的趨勢一直在進行,世界上的都市都變得越來越大,人住在城市的比例也越來越高。雖然城市提供一個便利的環境,但是相對的污染與過度的能源消耗問題,也伴隨著城市成長。因此,了解城市所遵守的定律成了一門重要的學問。

一般來說定律有兩類,一類是事物在微觀上怎麼運作,另一類是事物集體上怎麼運作。這數十年的科學發展已經讓人漸漸知道,很多有不同背景機制的問題,在巨觀的整體行為上符合同樣的定律-即使微觀上有不同的故事。這影片就是要介紹新的研究怎麼說明一個城市,不管多大多小,不管在哪個國家,都符合的特定的關係。影片先以生物物理學最著名的例子-生物代謝率與質量的3/4次方成正比為例;小到螞蟻大到鯨魚,幾乎所有的生物都符合這樣的關係。當生物變大時,代謝因而變慢,能量利用得更有效率,說明這樣的原因,是因為生物體內的網路,是以某種特殊的幾何方式構成,這些網路的結構而不是特定的生物因素主宰了這樣的代謝性質。

同樣的研究方式也被用到研究城市上。其中最驚人的發現是,所有的硬體結構,例如公路長度、電線長度,也是隨著城市的大小增加而成長得比較慢(也就是這相硬體相對的比較有效益)。但是一些互動的成果,像是平均收入、專利數目、愛滋病或是生活腳步等,都隨著城市變大而變的更快;像是城市大一倍。平均GDP就增加15%,不管這樣的城市是在什麼地方有什麼樣的文化背景。這兩種原因造成了城市越變越大,因為越有效率,也越有互動跟激發所造成的成果。但是這樣的模型,就跟所有加速成長的模型一樣,必定導致崩潰。在過去一次又一次的技術創新拯救了這樣的崩潰,但是在未來的故事會怎麼樣就等待這代人去做出自己的回答了。

本文原發表於科學影像Scimage

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純淨之水的追尋—濾水技術如何改變我們的生活?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/17 ・3142字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 BRITA 合作,泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎?

如果你回到兩百年前,試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水,可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐,氣味刺鼻,甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」,當時的人們雖然知道水不乾淨,但卻無力改變,導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」(圖片來源 / freepik)

幸運的是,現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物,但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰,哪些技術真正有效?

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19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展,面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊,甚至未經處理的地下水,導致傳染病肆虐。

1854 年,英國醫生約翰·斯諾(John Snow)透過流行病學調查,發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關,這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度,促使公衛政策改革,加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初,英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒,成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率,這一技術迅速普及,成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾,尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後,惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年,後藤新平出任民政長官,他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設,對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題,他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓(William Kinnimond Burton) 來台,規劃現代化的供水設施。在雙方合作下,台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年,全台已有 16 座現代水廠,有效改善公共衛生,為台灣城市化奠定關鍵基礎。

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圖片來源/BRITA

進入 20 世紀,人們已經可以喝到看起來乾淨的水,但問題真的解決了嗎? 科學家如今發現,水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物,甚至微量的內分泌干擾物,這些看不見、嚐不出的隱形污染,正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此,濾水技術迎來了一波科技革新,活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透(RO)等技術相繼問世,各有其專長:

活性碳吸附:去除氯氣、異味與部分有機污染物

離子交換樹脂:軟化水質,去除鈣鎂離子,減少水垢

微濾技術逆滲透(RO)技術:攔截細菌與部分微生物,過濾重金屬與污染物等

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這些技術相互搭配,能夠大幅提升飲水安全,然而,無論技術如何進步,濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯,決定了水質能否真正被淨化,而現代濾水器的競爭,正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是,最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能?

濾芯的壽命與更換頻率:濾水效能的關鍵時刻濾芯,雖然是濾水器中看不見的內部構件,卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例,其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂,能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質,並過濾鉛、銅等重金屬,同時軟化水質,提升口感。

然而,隨著市場需求的增長,非原廠濾芯也悄然湧現,這不僅影響濾水效果,更可能帶來健康風險。據消費者反映,同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯,顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全,建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯,避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙,正面則可看到 BRITA 商標,以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計,底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節,才能確保濾芯發揮最佳過濾效果,讓每一口水都能保證潔淨安全。

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濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計 (圖片來源 / BRITA)

不過,即便是正品濾芯,其效能也非永久不變。隨著使用時間增加,濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞,導致過濾效果減弱,濾水速度也可能變慢。而且,濾芯在拆封後便接觸到空氣,潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯,不僅會影響過濾效能,還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質,形成「過濾器悖論」(Filter Paradox):本應淨化水質的裝置,反而成為污染源。為此,BRITA 建議每四週更換一次濾芯,以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題,BRITA 推出了三大智慧提醒機制,確保濾芯不會因過期使用而影響水質:

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈:即時監測濾芯狀況,顯示剩餘效能,讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒:掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間,自動提醒何時該更換,減少遺漏。

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3. LINE 官方帳號自動通知:透過 LINE 推送更換提醒,確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天,濾芯已不僅僅是過濾裝置,更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備,成為了健康生活的關鍵。

人類對潔淨飲用水的追求,從未停止。19世紀,隨著城市化與工業化發展,水污染問題加劇並引發霍亂等疾病,促使濾水技術迅速發展。20世紀,氯消毒技術普及,進一步保障了水質安全。隨著科技進步,現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術,去除水中的污染物,讓每一口水更加潔淨與安全。

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(圖片來源 / BRITA)

今天,消費者不再單純依賴公共供水系統,而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如,BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求,從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題,去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%,並通過 SGS 檢測,通過國家標準水質檢測「可生飲」,讓消費者能安心直飲。

然而,隨著環境污染問題的加劇,真正的挑戰在於如何減少水污染,並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具,更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備,它象徵著人類與自然的對話,提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利,更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源,且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

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花粉揭秘:黑死病災情,歐洲各地很不一樣
寒波_96
・2022/02/21 ・4340字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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14 世紀中葉,歐洲各地陸續爆發鼠疫。瘟疫在當時的歐洲並不稀罕,可是這回實在嚴重,大量人口慘遭消滅,後世稱之為「黑死病」。疫情主要發生在公元 1347 到 1352 年,有些學者估計令歐洲在短期內減少 30 到 50% 人口,或許高達 5000 萬人之多。

一項新上市的研究根據花粉分析,卻得到結論:黑死病對歐洲各地的影響差異不小,有些區域確實大受打擊,但是有些地區輕微得多。我們該怎麼解讀這些研究呢?

受到義大利黑死病爆發為背景的《十日談》啟發的畫作。圖/wiki 公有領域

瘟疫殺死歐洲一半人!真的嗎?

黑死病的病原體是鼠疫桿菌(Yersinia pestis),可藉由老鼠和跳蚤輔助傳播。近年來由遺骸取得古代 DNA 的研究大行其道,令我們得知超過五千年前,便有人感染鼠疫桿菌。鼠疫桿菌能搭乘跳蚤便車,關鍵在於 ymtYersinia murine toxin)基因,晚於四千年前的鼠疫桿菌皆已經具備。

歷史上三次大爆發:6世紀的查士丁尼瘟疫,14 世紀的黑死病,以及 19 世紀末的全球流行,人們面對的都是傳染力升級的細菌版本;除此之外,還有多次規模較小的流行。 遺傳變化有限的病原體,在不同時空的疫情差異很大。

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歷次鼠疫桿菌導致的疫情中,黑死病的衝擊最大,有些研究甚至認為它消滅當時歐洲 50% 人口。這類死亡率的評估,主要來自歷史資料,如文書、稅務等紀錄;然而,這類資訊來源未必準確,有時文字會誇大不實,和實際數字有所差異。

還有一點侷限在,歷史資料主要紀錄人口聚居的城鎮,可是黑死病那個時候,歐洲超過 75% 人住在城市之外。人擠人的城市碰上鼠疫這類傳染病,通常受害較大,所以根據城市評估而得的結果,也許會高估瘟疫的危害。

另一方面,不同地區的受災程度很可能不同,就像正在進行的 COVID-19(武漢肺炎、新冠肺炎)疫情,遺傳上相同的病毒重擊秘魯,對澳洲的傷害卻相對有限。而黑死病也是如此,既有資料已經足以看出,相比於義大利深受打擊,波蘭更加輕微。幾處地區的狀況,不能擴大代表整個歐洲。

概念:在黑死病死亡率低的地區,農耕不太受到影響;死亡率高的地區則影響較大,產業轉為畜牧,甚至是恢復野生狀態;這些植物變化會反映在沉積物中的花粉。圖/參考資料 3

花粉大數據

要評估黑死病這類歷史大事件的影響,沒有一種理想辦法,一定要從不同方面尋找證據切入、互補,而環境變化可以作為切入點。突然爆發的疾病,導致大量人口死亡之後,也將造成經濟與社會的動盪,可想而知,自然環境也會受到牽連。

歐洲各地花粉的取樣地點。圖/參考資料 3

新發表的研究選擇以花粉作為指標,探討黑死病的影響,還創造一個看似 fancy 的新名詞描述:「大數據古生態學(big data palaeoecology,簡稱 BDP)」,反正大數據就是那樣。

概念是,受到黑死病負面影響愈嚴重的地區,人類活動會減少愈多,可以由花粉變化看出。具體樣本來自歐洲各地 261 處遺址,一共 1634 個沉積層樣本;年代介於公元 1250 到 1450 年,大致涵蓋黑死病發生之前到之後的各一百年,也就是前後約 4 代人。短時間內大量人口死亡,影響可能延續數代。

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不同植物會生成不同花粉,有些花粉落到湖泊等環境,變成湖底的沉積物,有機會保存下來,成為歷史切片的見證。而人類活動影響環境,使得植物生態有別,便會留下不同的花粉組合。

例如農耕發達的地區,會留下大量農作物的花粉,畜牧業普及區則會是另一種風貌;若是人口減少令農牧活動降低,野生植物的花粉便會增加,不同階段又會生長不同野生植物。

地段,地段,地段!

新的分析思維看似很有道理,但是能相信嗎?研究者首先分析資訊最豐富的兩處地點:瑞典、波蘭。許多證據表示黑死病過去後,瑞典慘遭打擊,波蘭反而明顯成長;倘若花粉呈現的狀況一致,便說明這套分析是可靠的。結果花粉分析順利通過考驗。

波蘭和瑞典的比較,瑞典在黑死病之後明顯衰退,波蘭則否。圖/參考資料 3

花粉分析擴大到歐洲全境,最肯定的結論是:各地差異不小。黑死病前後,一些地區差異有限,有些甚至逆風高飛;農牧活動減少最多的地區位於斯堪地那維亞(北歐)、法國、德國西部、希臘、義大利中部。

有個假設是:瘟疫使人口減少以後,產業可能由勞力密集的農耕,轉向較不需要人力的畜牧。但是這回研究指出,所有農耕下降的地區, 畜牧也跟著減少;唯一例外是德國西南部,畜牧反而增長。

考察文獻得知,義大利、法國深受黑死病危害,這也反映在當地的花粉中,證實歷史紀錄的準確。農業開墾往往是森林的敵人,黑死病過後,義大利的森林甚至重新蓬勃復育;慘烈至此,難怪有薄伽丘《十日談》的誕生。

然而不少地區的農牧活動,黑死病前後的差異有限,或是顯著成長,像是伊比利、愛爾蘭,以及中歐、東歐多數地點。這些分析指出黑死病對歐洲各地的影響有別,整體死亡率大概沒有 50% 那麼誇張。

歐洲各地在黑死病前後的變化:穀物、畜牧、植被演替。圖/參考資料 3

其實還是不清楚黑死病的死亡率

該如何看待上述論點呢?花粉分析有優點,也有缺點。一如文字、稅務等切入方向,花粉也有自己方法學上的侷限。它能告訴我們歐洲各地的死亡率不均值,卻無法真正評估死亡率高低。

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根據花粉組成在不同年代的相對變化,可以推論當地農牧活動的改變,卻不直接等同於人口的死亡程度。

一個地區在黑死病後一段時間,農牧活動明顯增長,不見得意謂瘟疫時沒有死很多人,也可能是恢復速度很快,或是還有黑死病以外的其他因素。

也要注意這兒的評估是相對的,某地相對的受災比較輕微,不等於災情不嚴重。一個地區在幾十年的時段內,如果損失 30% 人口當然是大災難,但是就算死亡「只有」5%,也不可能馬照跑,舞照跳。

歐洲各地在黑死病前後的變化統整,偏紅色為衰退,偏綠色為成長。圖中名號是當時的政權疆域。圖/參考資料 3

評估大瘟疫更廣泛的社會影響

儘管無法準確判斷死亡率,花粉能評估傳染病對社會更廣泛的影響。黑死病這類大瘟疫,不是只有鼠疫桿菌殺死多少人而已,還會牽連更廣泛的社會運作,累積間接傷害。

即使是一個較小的地理範圍,受災程度也可能有內部差異,如城鎮中心及其周圍的郊區、鄉村。沉積物中的花粉,是一個地區一段時間內的集合紀錄,似乎較能避免城鄉差距的影響。

有學者認為,黑死病過後一個地區之所以沒有衰退,也可能是外地人口填補所致,故質疑新研究的論點。就算真是如此,新遷入的人口也是來自歐洲其他地方,同樣支持新論點的大方向:歐洲各地受災程度有異,並非每處一樣嚴重。何況過往公認疫情嚴重的地區,新分析中也看得出來。

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有趣的是,一項 2019 年發表的研究在檢視多重證據後,也認為查士丁尼瘟疫的災情言過其實,不如過往認知的那麼嚴重。提醒各位千萬不能忽略「沒有那麼嚴重,跟不嚴重是兩回事」。

花粉無法回答的問題是:黑死病為什麼在各地影響有別?有人推測是鼠疫桿菌的品系不同,在西歐的殺傷力較強,東歐較弱。但是此一論點缺乏遺傳學、病理學的證據。

2019 年底至今的全球瘟疫清楚告訴我們,遺傳上一模一樣的品系,在不同國家的傳播與傷害天差地別,涉及許多複雜的因素。黑死病比當下冠狀病毒造成的疫情嚴重很多,基本道理大概還是一樣的。

延伸閱讀

參考資料

  1. Susat, J., Lübke, H., Immel, A., Brinker, U., Macāne, A., Meadows, J., … & Krause-Kyora, B. (2021). A 5,000-year-old hunter-gatherer already plagued by Yersinia pestis. Cell Reports, 35(13), 109278.
  2. Spyrou, M. A., Tukhbatova, R. I., Wang, C. C., Valtueña, A. A., Lankapalli, A. K., Kondrashin, V. V., … & Krause, J. (2018). Analysis of 3800-year-old Yersinia pestis genomes suggests Bronze Age origin for bubonic plague. Nature Communications, 9(1), 1-10.
  3. Izdebski, A., Guzowski, P., Poniat, R., Masci, L., Palli, J., Vignola, C., … & Masi, A. (2022). Palaeoecological data indicates land-use changes across Europe linked to spatial heterogeneity in mortality during the Black Death pandemic. Nature Ecology & Evolution, 1-10.
  4. Black death mortality not as widespread as believed
  5. Did the ‘Black Death’ Really Kill Half of Europe? New Research Says No
  6. Mordechai, L., Eisenberg, M., Newfield, T. P., Izdebski, A., Kay, J. E., & Poinar, H. (2019). The Justinianic Plague: an inconsequential pandemic?. Proceedings of the National Academy of Sciences, 116(51), 25546-25554.

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
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住在大城市的人走路真的比較快嗎?為什麼?——《走路的科學》
八旗文化_96
・2020/03/04 ・3051字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 543 ・八年級

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  • 作者/謝恩・歐馬洛(Shane O’mara);譯者/謝雯伃

每個城市的步調都不太一樣

一般來說,一個城市越大、越富裕,特別是經濟成長率越高,居民就走得越快。

1974 年,心理學家博恩斯坦夫婦(Bornstein and Bornstein)測量了歐洲、亞洲以及北美 15 個城市行人的步行速度,結果發現日常步調會隨著當地人口多寡而不同,獨立於特定文化之外。

所以到底為何要走這麼快呢?圖/pixabay

一般來說,無論哪個國家或哪個文化,較大城市中的行人走得較快。以這些基本觀察為基礎,這些實驗後來又重覆做了數次,用來觀察城市居民的走路速度是否會因為城市的獎勵密度較大(更多餐廳,或火車、公車上更多座位等等),而這些獎勵的競爭也較大,導致日常步調加快?

地理學家吉姆.瓦萊斯萊(JimWalmsley)和加里思.路易斯(Gareth Lewis)在 1989 年提出:「有效率使用時間的需求變得更迫切,生活越來越匆忙」,這都是因為收入以及生活成本增加,導致都會居民的時間價值變得更高。這反映出,對於資源的競爭許多方面細微地改變了我們的行為。我們加快步行速度,無意識地與尋求同樣資源的人競爭。

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我們加快步伐,全是為了與他人競爭資源?

博恩斯坦夫婦的論文深受好評,也被廣為引用,但這並非事情全貌。

據推測,有些都市因為特有的因素,影響了人們的走路速度。舉例來說,像孟買這個人口密度特別高的城市,人們走路速度實際上很慢,純粹因為要避開與他人相撞的風險。

我們同樣可以想像在某些特定地方,人們的步行速度可能很快。舉例而言,在某些特別炎熱或寒冷的城市中,人們可能為了要避開高溫酷熱或低溫酷寒,而快步行走於汽車以及建築之間。

影響走路速度的原因不一定只有資源的競爭。圖/GIPHY

生物學家彼得.沃茲(Peter Wirtz)和葛利格.雷斯(Gregor Ries)認為,博恩斯坦夫婦之所以得出這樣的結論,是因為未將他們研究城市鄉鎮人們的年齡或性別組成考慮進去。

換句話說,在其他條件都相同的情況下,城市人口往往較年輕,而較年輕族群平均行走速度會比年長者快。同樣地,男性平均來說比女性走得快;而城市或較小型鄉鎮之間的明顯差異,可能反應出城市裡較年輕、走路較快的男性比小型城鎮或鄉村裡的多。

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沃茲和雷斯也做了一系列樣本數更大且將性別以及預計年齡列入考慮的研究,結果得出:都會居民的平均行走速度,事實上並不比鄉村或城鎮居民更快。

但這並不是結論,這個想法持續被研究者測試。

看來加上年齡與性別組成因素還不夠!

1999 年,一項史上最大的日常生活步調研究,利用了來自 31 個國家最大城市的數據展開調查。該研究檢驗了人口組成以外會造成日常步調差異的各種因素,以及日常步調對於都會居民的哪些福祉會產生影響。該研究檢驗了三個可用來預測步調快慢的不同概念。

  • 第一個是經濟活力。經濟成長率越高,經濟就越有活力,而居民日常步調就可能越快。
  • 第二個是平均來說,越熱的城市居民往往會是較慢的步行者。
  • 第三個則是,在個人主義文化相對盛行的國家,居民的日常步調會比集體主義國家的步調快。

造成不同城市步調差異的原因會是什麼呢?圖/pixabay

研究者把焦點放在都柏林、香港以及聖薩爾瓦多等分歧性極大的城市,測量了這幾個城市中居民的行走速度(在兩個市中心區域間行走 60 英呎要花多少時間)、寄信速度(你多快能走到郵局去買郵票)以及時鐘準確度。

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他們也從氣候、經濟指標、個人主義量表、人群大小、冠狀動脈疾病、抽菸比例以及個別健康等其他公開數據搜集資訊。整合這些資訊後,他們算出整體性的日常步調指數。

根據這項研究,瑞士的日常步調最快,愛爾蘭緊追在後(那時正處在為期十多年的大規模經濟成長中期),然後是德國以及日本(義大利、英格蘭、瑞典、奧地利、荷蘭以及香港依序占前十席),墨西哥敬陪末座。

以更大的全球規模來看,日本以及非前蘇聯區的西歐國家日常步調最快,愛爾蘭則是個人行走速度最快的國家。瑞士則符合他們給人的刻板印象,在時鐘準確度上排名第一。

這些研究無法完全解決的一個議題是人口總數以及人口密度如何影響行走速度。

倫敦的牛津圓環在尖峰時刻交通異常繁忙,極難穿越。然而再過幾條街口,人們就能相對輕鬆地移動。開發新時代的智慧型手機計步器及健康應用程式,應該有助於解決這個問題——找出走路速度可以達到最大的最佳人群密度,只要超過這個密度,走路速度就會降低。

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那麼就讓我們先接受城市中的日常步調確實比較快,這情況與人口分布關係較少,與經濟活力以及人口密度較相關。

轉換到不同情境中,步調也會有所改變嗎?

我們在不同情境中,會改變原先的步調嗎?像是在電扶梯上行走?(母湯)圖/GIPHY

那麼我們做為個人,當我們從一個情境(比如安靜的鄉鎮)轉換到另一個情境(比如繁忙的城市)時,我們會改變我們的走路速度嗎?

研究者認為,這取決於城市中既存的經濟獎勵。

假設我們接受大腦會計算「付出與回饋」的觀點(這並非沒有道理),就代表大腦會試圖在努力以及回報之間達到平衡,即以最少努力達到最大的回報。這就出現了一個問題,那就是大腦是如何計算有多少回報,以及付出多少努力才有成果的問題呢?

試想一下街邊那家不能事先預約的熱門新餐廳,為了去那裡,你會走得更快,還因為與其他想得到同樣獎勵(可能是最好的桌位或是僅剩的桌位)的人競爭,再走得快一點。如果你有兩個選擇,你可能會選擇更具獎勵性的選擇,或那個需要最少努力的選擇。

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我們在城市裡似乎會走得更快一點,這可能是因為城市裡有許多資源與獎勵,但我們也在與其他人競爭這些獎勵。我們在日常生活中會有不同類型的努力,無論是尋找什麼,或是走向某件事。然而,無論是哪種類型的努力,為了達成某個目標所花的能量總會在達到某個最大值之後降下來

神經科學家瑞查.沙德梅爾(Reza Shadmehr)要我們想像自己站在機場的入境大廳尋覓著某個旅客的臉。當你看到一張又一張臉孔時,你看到了你在等的那個人。現在問問你自己,那人的身分為何會讓你走快點去迎接他呢?他是你的同事,還是你的孩子?

當然是與孩子相見的內在獎勵較大囉~圖/pixabay

答案很明顯。與你孩子相見的內在獎勵特別大,而這個內在獎勵直接調整了你的走路速度,你會想更快接到你的孩子。有更大獎勵時,我們會走得快些。努力以及對於獎勵的期待如此加成在一起。

現在,我們對我們的步行速度為何在不同城市中有所不同有了基本理解。可能的情況是,城市中的豐富資源讓人們願意付出努力去得到它們;與此同時,這些獎勵的競爭也增加了——我們不只要快速走到那間很棒的新餐廳,還要比其他人更快到。

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因此,控制努力的大腦系統與預估可能獎勵的大腦系統之間存在著緊密連結。努力越多,預期從這個努力中獲得的獎勵也會越多。若一個事物帶來的回報較少,我們走向它的速度就會較慢,反之亦然。

這就是我們在城市中的現況:我們走得快,才能得到火車上的座位或是餐廳的用餐保留時間,因為我們在與其他人競爭城市提供的獎勵。

——本文摘自《走路的科學》,2019 年 9 月,八旗文化

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